O que é hardware?
Entenda o que é hardware de um sistema eletrônico ou computador
O primeiro post desse blog é dedicado a um dos assuntos que me levou a amar a informática. O hardware.
A tradução literal de "hardware" do inglês significa: "ferragens" ou "equipamentos". Originalmente, também designava utensílios de metal, ferramentas ou peças metálicas em geral.
O hardware de computador é toda parte física, a parte palpável, desde pequenos componentes, placas e circuitos aos periféricos completos como mouse, teclado, monitor, impressora etc., e pode ser dividido em cinco categorias fundamentais (na atualidade):
Componentes Centrais: CPU (processador), memória RAM (volátil) e placa-mãe.
Armazenamento: mantém os dados salvos permanentemente (ex.: CD/DVD, disco rígido, memória flash, BIOS, fitas magnéticas) - também conhecido como "memória não volátil".
Placas de expansão: componentes ou placas que adiciona recursos ao computador (ex.: placa de vídeo (GPU), placa de som, placa de rede ou Wi-Fi, bluetooth).
Dispositivos de Entrada: capturam dados de entrada (ex.: teclado, mouse, microfone, câmera), mais conhecidos como periféricos.
Dispositivos de Saída: exibem ou entregam o resultado do processamento (ex.: monitor, caixas de som, impressora).
Em resumo, o conceito de hardware em um sistema computacional (não caia no conto de que hardware á parte que se chuta) é o conjunto de partes que compõem os dispositivos.
Para entender o modelo de hardware atual, recomendo conhecer alguns conceitos, ainda que básicos, de mecânica computacional, de elétrica e eletrônica, bem como suas evoluções.
Quer saber mais sobre hardware? Senta que lá vem história!
A Evolução Histórica do Hardware de Computador
Da Antiguidade às Máquinas Mecânicas
Ábaco Romano (2400 a.C.): Considerado um ancestral do computador, o Ábaco Romano surgiu de uma evolução coletiva na antiga Mesopotâmia (atual Iraque) e servia como uma calculadora, para somar, subtrair, multiplicar e dividir números. Sua estrutura é formada por uma moldura retangular, de metal ou pedra, com hastes (ou fios) paralelas e contas (ou argolas) deslizantes. Era muito utilizado por comerciantes, engenheiros, artesãos e cobradores de impostos por ser fácil de transportar.
Curiosidade:
- No século II a.C. os chineses criaram o Suanpan, uma moldura de madeira dividida em seções para acelerar cálculos comerciais.
- No Japão o modelo foi adaptado para o Soroban, versão mais enxuta e rápida usada até hoje para o cálculo mental.
Calculadoras mecânicas (século XVII): Blaise Pascal (França), em 1962, criou a primeira máquina de calcular automática, a Pascalina - aprimorada posteriormente por Gottfried Leibniz (Alemanha) com as quatro operações básicas. O mecanismo da Pascalina foi composto por uma série de rodas dentadas e engrenagens interligadas - complexo e caro de fabricar na época. Cada roda possuía dez dentes (de 0 a 9); quando uma roda passava de 9 para 0, um gancho empurrava a roda seguinte para somar o valor correspondente (o famoso "vai um").
Máquina Analítica (1833 e 1837): Charles Babbage (Inglaterra), junto à Condessa de Lovelace, Augusta Ada King (Inglaterra), projetou o primeiro computador mecânico programável por cartões perfurados. Ada Lovelace escreveu o primeiro algoritmo para ela, tornando-se a primeira programadora. Charles Babbage foi eleito membro da Royal Society of London (1816) e recebeu uma bolsa do governo para projetar uma calculadora com capacidade para até a vigésima casa decimal (1823). A máquina analítica incorporava uma unidade lógica aritmética, fluxo de controle na forma de ramificações condicionais, loops e memória integrada, tornando-se o projeto para um computador aperfeiçoado.
Eventos marcantes que permitiram o desenvolvimento do computador
1745: Ewald Georg von Kleist (Alemanha) e Pieter van Musschenbroek (Holanda), desenvolveram o capacitor (Garrafa de Leyden), sendo o primeiro dispositivo capaz de armazenar carga elétrica.
1868: Christopher Latham Sholes (EUA), Samuel W. Soule (EUA), Carlos Glidden (EUA) e John Jonathan Pratt (EUA), criaram a primeira máquina de escrever com o arranjo de letras ("layout) QWERTY.
1883: Thomas Edison (EUA) descobriu a emissão termiônica (a passagem de corrente elétrica através do vácuo), o princípio básico das primeiras válvulas.
1895: Guglielmo Marconi (Itália) desenvolveu os primeiros experimentos da telegrafia sem fio, conseguindo enviar sinais por ondas eletromagnéticas a curtas distâncias. Em 1901 conseguiu transmitir o primeiro sinal de rádio transatlântico, provando a viabilidade da Telegrafia sem fio de longa distância (transmissão de mensagens de texto por ondas de rádio).
1904: John Ambrose Fleming (Inglaterra) inventou a primeira válvula a vácuo de dois eletrodos, o diodo.
1906: Lee De Forest (EUA) acrescentou um terceiro eletrodo (a grade) à válvula, criando o tríodo, que permitia amplificar sinais elétricos fracos. Isso marcou o nascimento oficial da ciência da eletrônica.
1919: William Eccles (Inglaterra) e Frank Wilfred Jordan (Inglaterra) desenvolveram o primeiro circuito "flip-flop" eletrônico da história (chamado de disparo Eccles-Jordan ou circuito biestável), permitindo armazenar um único bit de informação; posteriormente deu origem às memórias de pulsos elétricos.
1926: Kenjiro Takayanagi (Japão) projeta a primeira televisão usando tubo de raios catódicos.
1927: Oleg Losev (Rússia/URSS) descobre a luminescência em semicondutores (antecessor do LED).
1934: Manfred von Ardenne (Alemanha) ajudou a criar os sistemas de televisão eletrônica usando tubos de raios catódicos. A Alemanha inaugurou a primeira transmissão pública de TV regular do mundo em 1935 e televisionou as Olimpíadas de Berlim em 1936.
1935: Desenvolvido pela AEG (Alemanha) e pela IG Farben (Alemanha), o Magnetofone foi o primeiro gravador de fita magnética comercialmente viável - o sistema revolucionou a radiodifusão e a espionagem.
1937: Claude Shannon (EUA), em sua tese de mestrado no MIT (Massachusetts Institute of Technology), demonstrou que a álgebra booleana - verdadeiro/falso, 1(um)/0 (zero) - poderia ser mapeada diretamente em circuitos elétricos com relés e válvulas, criando os fundamentos da lógica digital.
1937-1942: John Atanasoff (EUA) e Clifford Berry (EUA) desenvolveram o ABC (Atanasoff-Berry Computer). Foi a primeira máquina a usar válvulas termiônicas para cálculos aritméticos e aritmética binária, servindo de inspiração direta para projetos subsequentes.
1939-1945: Tommy Flowers (Inglaterra) projetou e construiu o Colossus (um conjunto de computadores), considerado o primeiro computador digital programável, embora programado por interruptores e plugues (não era automatizado).
1947: John Bardeen, Walter Brattain e William Shockley inventaram, nos Laboratórios Bell (EUA), o transistor, substituindo as válvulas, sendo muito menor, mais barato e consumindo menos energia.
1947: Freddie Williams (Inglaterra) desenvolveu um dispositivo de armazenamento em tubo de raios catódicos (CRT) com 128 palavras de 40 bits (Tubo de Williams); o dispositivo é considerado a primeira implementação prática de memória de acesso aleatório (RAM).
1948: Herbert Mataré e Heinrich Welker (Alemanha) inventam o "transistron", paralelamente aos avanços norte-americanos.
1948: Claude Shannon (EUA), publicou o artigo "A Mathematical Theory of Communication", que definiu como medir e transmitir dados com eficiência e introduziu o conceito de Entropia da Informação (Teoria da Informação).
Curiosidade da atualidade: seu nome inspirou o chatbot de inteligência artificial Claude, da Anthropic.
1953: Desenvolvimento de materiais purificados de silício (Si) e germânio (Ge), processo patenteado pela Siemens (Alemanha).
1955: No Japão, a Tokyo Tsushin Kogyo (futura Sony) lança o rádio transistorizado de bolso, o TR-55, liderando a miniaturização comercial.
1956: Douglas Ross (EUA), junto com sua equipe no MIT (Massachusetts Institute of Technology), adaptou um dispositivo de digitação chamado Flexowriter para inserir dados diretamente no computador Whirlwind. Esse é considerado o nascimento do teclado de computador moderno.
1958: Jack Kilby (EUA) criou o primeiro protótipo funcional de um circuito integrado, usando germânio como material semicondutor.
1959: Robert Noyce (EUA) desenvolveu um circuito integrado usando silício e um processo de fabricação avançado (o processo planar).
1963: Douglas Engelbart (Inglaterra) criou o primeiro protótipo de mouse de madeira no Stanford Research Institute.
[Veja mais sobre Inventos e Invenções Eletrônicas em: https://www.newtoncbraga.com.br/memoria-historica/3760-hist002.html#gsc.tab=0]
Das Máquinas Elétricas à Era da Eletrônica
A Segunda Guerra Mundial impulsionou a computação pela necessidade militar de decodificar mensagens e calcular tabelas de balística de artilharia. Cientistas como Alan Turing (Inglaterra) foram cruciais por desenvolverem fundamentos lógicos e decisivos para quebrar criptografias.
Geração das Máquinas criptográficas (Aprox. 1920–1940)
As máquinas criptográficas não faziam uso de válvulas. Eram do tipo Mecânicas e Eletromecânicas, relativamente pequenas como uma máquina de escrever, porém mais pesadas.
O princípio base foi fundado no conceito de rotores, onde a substituição de cada letra mudava a cada caractere digitado via rotação dos discos. A tecnologia envolvia engrenagens, discos seletores, relés elétricos e rotores alfabéticos, com o propósito de criptografar e descriptografar comunicações militares e diplomáticas ultrassecretas. As mensagens eram transmitidas principalmente por meio de sinais elétricos codificados que viajavam por cabos físicos (fios de cobre) ou ondas de rádio. O método mais famoso e utilizado a telegrafia - a mensagem era convertida em Código Morse (combinações de pontos e traços) por um operador; do outro lado, os pulsos elétricos ativavam um eletroímã que emitia estalos sonoros ou riscava uma fita de papel. O operador receptor ouvia os sons e traduzia os pontos e traços de volta para letras.
Exemplos notáveis dessas máquinas:
Enigma (Alemanha): unidade mais portátil, pesando em torno de 12Kg.
Lorenz SZ40/SZ42 (Alemanha): era consideravelmente maior e mais pesada do que a famosa máquina Enigma, pesando entre 30Kg e 50Kg, pois possuia um módulo acoplado diretamente a um teleimpressor industrial.
SIGABA (EUA): também conhecida como ECM Mark II ou M-134-C, pesava entre 30Kg e 40Kg, dependendo do gabinete de proteção e da configuração.
Typex (Reino Unido): com duas versões Mk II e a Mk 22, era uma unidade fixa e pesada, com cerca de 55Kg, podendo chegar a 100Kg.
Máquina criptográfica Enigma I (Alemanha nazista).
Foto: Wikipedia.
Máquina criptográfica americana SIGABA.
Foto: Wikipedia.
Máquina criptográfica britânica Typex.
Foto: Crypto Museum - Eindhoven, Holanda.
Máquina criptográfica Lorenz SZ42 (Alemanha nazista).
Foto: National Museum of Computing, Bletchley Park.
Geração das Válvulas termiônicas (Aprox. 1940 - 1956)
Os primeiros computadores dessa geração eram extremamente pesados, podia ocupar muito espaço físico, consumiam muita energia, esquentavam excessivamente e poderia ser necessário muitas pessoas para manter a máquina funcionando. As válvulas queimavam com frequência e o processamento era muito limitado. Mudar as tarefas da máquina exigia reconfigurar manualmente cabos, chaves e painéis, um processo lento que chegava a demorar dias. Até então não havia linguagem de programação.
Computadores conhecidos dessa geração:
1941: Z3, da Alemanha
1946: ENIAC, dos EUA
1949: EDVAC, dos EUA
1949: BINAC, dos EUA
1949: FUJIC, do Japão
1951: MESM, da Rússia/URSS
1958: DJS-1, da China
Zuse Z3
Foi um computador projetado por Konrad Zuse (Alemanha) em 1938 e concluído em 1941, sendo reconhecido como o primeiro computador digital programável e totalmente automático do mundo.
Principais características:
Pesava cerca de 1t (uma tonelada);
Consumia cerca de 4,000 watts;
Utilizava cerca de 2.600 relés eletromecânicos (sendo 1.400 para a unidade de memória e 1.200 para a unidade aritmética) e operava com o sistema binário e aritmética de ponto flutuante;
Tinha capacidade para armazenar até 64 palavras de 22 bits;
O código do programa e as instruções eram inseridos por meio de uma fita ou filme perfurado (tiras de filme de 35 mm descartadas) - entrada de dados por números decimais de ponto flutuante;
Operava a uma frequência de clock estimada entre 5 Hz e 10 Hz (uma multiplicação levava cerca de 3 a 5 segundos) - saída de dados por números decimais de ponto flutuante;
A entrada e saída de dados foram facilitadas por um terminal, com um teclado especial para entrada e uma fileira de lâmpadas para mostrar os resultados.
Réplica do Zuse Z3 (o original foi destruído em um bombardeio).
Foto: Deutsches Museum em Munique , Alemanha.
ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer - Computador e Integrador Numérico Eletrônico)
Desenvolvido pelos cientistas e engenheiros norte-americanos John Mauchly e J. Presper Eckert - quando deixaram a Universidade da Pensilvânia, eles fundaram a Eckert-Mauchly Computer Corporation (EMCC) -, a máquina ENIAC pesava em torno de 30 toneladas, ocupava cerca de 180m² e exigia 150 mil watts de potência para alimentar suas 18.000 válvulas.
O ENIAC era programado através de milhares de interruptores, podendo cada um deles assumir o valor 1 ou 0 (verdadeiro ou falso). Havia uma memória somente de leitura (formada por interruptores manuais) com capacidade para cerca de 300 números, usada para inserir constantes e tabelas numéricas e a memória de resposta era do tipo temporária (podia guardar um número decimal de dez dígitos).
Curiosidade: Seis mulheres matemáticas — Kay McNulty, Betty Jennings, Betty Snyder, Marlyn Wescoff, Fran Bilas e Ruth Lichterman — faziam o trabalho manual de rotear os dados e configurar a lógica da máquina.
Programadoras operando o ENIAC, 1946.
Foto: ARL Technical Library / U.S. Army.
EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer - Computador Eletrônico Automático de Variáveis Discretas)
Sucessor do ENIAC e desenvolvido pelos mesmos engenheiros, o EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer) foi um dos primeiros computadores eletrônicos digitais da história e o primeiro a ser projetado com o conceito de programa armazenado na memória. O matemático John von Neumann (Hungria) entrou como consultor e formalizou a arquitetura lógica em um rascunho célebre de 1945 (First Draft of a Report on the EDVAC).
Principais características:
Podia guardar tanto os dados quanto as instruções do programa na mesma memória interna, permitindo alterar tarefas sem modificar a fiação física;
Pesava cerca de 8t (oito toneladas);
Consumo de 56.000 watts;
Operava com o sistema binário e contava com cerca de 6.000 válvulas e 12.000 diodos;
Utilizava linhas de retardo acústicas de mercúrio para armazenamento de dados, o que reduziu o número de válvulas necessárias em comparação com o ENIAC;
O sistema trabalhava com uma frequência de clock interna (pulso do temporizador) de 1 MHz (1 milhão de ciclos por segundo). No entanto, por processar os dados bit a bit (arquitetura serial), ele precisava de dezenas de ciclos de clock para concluir uma única instrução;
Soma e subtração demorava cerca de 864 microssegundos por operação (o que equivale a aproximadamente 1.160 adições por segundo);
Multiplicação demorava cerca de 2.900 microssegundos (2,9 milissegundos) por operação (aproximadamente 340 multiplicações por segundo).
O EDVAC no Edifício 328 do Ballistics Research Laboratory, EUA.
Foto: Wikipedia.
BINAC (Binary Automatic Computer - Computador Automático Binário)
Desenvolvido pelos mesmos engenheiros do ENIAC, o BINAC (Binary Automatic Computer) é reconhecido como o primeiro computador com programa armazenado (Arquitetura de Von Neumann). Foi uma das primeiras máquinas a implementar diodos de estado sólido (diodos de germânio) na lógica de processamento. Isso reduziu drasticamente o número de válvulas térmicas para cerca de 1.400 (comparado às 18.000 do ENIAC), ocupando cerca de 12 m², pesando em torno de 1,36 toneladas e exigindo aproximadamente 8000 watts de potência. A sua característica arquitetural mais marcante era a composição de duas CPUs ("dual-CPU") totalmente independentes e idênticas que operavam em paralelo, uma validava o cálculo da outra. Para a entrada e saída de dados erasm utilizadas fitas magnéticas como memória secundária e dispositivo auxiliar, substituindo os cartões perfurados.
BINAC (Binary Automatic Computer).
Foto: EMCC workshop, 1949.
FUJIC (referência à empresa Fuji Photo Film Co)
O projeto começou em 1949 e foi construído quase sozinho pelo Dr. Okazaki Bunji (Japão), torno o primeiro computador digital eletrônico em operação no Japão, concluído em março de 1956, com o objetivo de fazer cálculos de projetos de lentes para a empresa Fuji. A ideia era ser ao menos 1.000 vezes mais rápido que o cálculo humano.
Principais características:
Utilizava cerca de 1.700 válvulas, um número incrivelmente baixo para a época se comparado ao ENIAC;
Consumia cerca de 7.000 watts;
Utilizava linhas de atraso de mercúrio ultrassônicas com capacidade de 255 palavras × 33 bits;
Operava a 30 kHz nos circuitos lógicos e 1080 kHz na memória;
Adição / Subtração: 100 microssegundos (0,1 ms);
Multiplicação: 1.600 microssegundos (1,6 ms);
Divisão: 2.100 microssegundos (2,1 ms);
A entrada de dados era feita por cartões perfurados e a saída dos resultados ocorria por meio de uma máquina de escrever modificada;
Seu peso nunca foi oficialmente documentado.
Outros marcos da computação japonesa:
MUSASINO-1 (1957): Desenvolvido no laboratório da Nippon Telegraph and Telephone (NTT), foi o primeiro computador do Japão a usar parametrons (um componente eletrônico alternativo às válvulas).
FACOM 128 (1959): Criado pela Fujitsu, foi um dos primeiros computadores comerciais de grande porte produzidos em massa no país para o mercado interno.
Computador FUJIC no IPSJ Computer Museum.
Foto: IPSJ Computer Museum, Japão.
MESM (Maly Elektronny Schetny Mashina - Pequena Máquina Eletrônica de Cálculo)
Primeiro computador eletrônico digital da União Soviética (e da Europa continental), o projeto começou em 1948 e operacional em 1951 no Instituto de Eletrotécnica de Kiev, na Ucrânia (então parte da União Soviética), sob a liderança do cientista Sergei Alekseevich Lebedev (Rússia/URSS) - antes disso, em 1936, o engenheiro soviético Vladimir Lukyanov criou o integrador de água: um computador analógico movido a água projetado para resolver equações diferenciais parciais. Apesar do nome "Pequena Máquina", o computador ocupava uma área física de cerca de 60 metros quadrados. Ele tinha de 8 a 10 metros de comprimento e 2 metros de altura e pesava cerca de 2t (duas toneladas).
Principais características:
Utilizava cerca de 6.000 válvulas (aproximadamente 3.500 triodos e 2.500 diodos) como seus principais componentes lógicos;
Consumia certa de 25.000 watts;
Operava a uma frequência de 5 kHz;
Conseguia realizar cerca de 3.000 operações por minuto (cerca de 50 operações por segundo);
A memória RAM baseada em circuitos flip-flop conseguia armazenar apenas 31 palavras de dados e 63 palavras de código (instruções de 20 bits);
Os dados eram inseridos por meio de cartões perfurados ou chaves manuais (plug switches). A saída dos resultados era feita por uma impressora eletromecânica ou dispositivo fotográfico;
Ao contrário de alguns rivais ocidentais da época que processavam dados em série, o MESM utilizava um sistema binário de operação paralela com notação de ponto fixo, aumentando significativamente sua eficiência de cálculo.
Curiosidade: Entre 1956 a 1958, a antiga União Soviética desenvolveu o computador M-3 no laboratório de I.S. Bruk (Instituto de Engenharia Eletrônica de Pesquisa Científica - SRIEI, em Moscou), sob a liderança de Yury Bazilevsky (Rússia/URSS) e com a participação de Isaac Semyonovich Brook (Rússia/URSS). O M-3 foi um dos primeiros computadores soviéticos de pequeno porte e serviu de base para outros projetos da computação soviética e oriental, como o computador Minsk-1 e o húngaro MESZ.
Engenheiro no controle do computador MESM, URSS, 1951.
Foto: Izvestia newspaper.
DJS-1 (comumente associado à série de computadores "103")
O projeto do computador 103/DJS-1 foi desenvolvido conjuntamente pelo Instituto de Tecnologia da Computação da Academia Chinesa de Ciências e pela Fábrica de Rádio de Pequim (Fábrica nº 738), liderado por Mo Gengsheng e Zhang Zichang, contando com a participação de pesquisadores como Dong Zhanqiu e Wang Xinggang. O projeto foi baseado nas plantas do computador soviético M-3, com a orientação de especialistas da própria União Soviética. A máquina entrou em fase de produção industrial no início da década de 1960 na Beijing Wired Telecommunications Factory, considerado o primeiro computador eletrônico digital de uso geral fabricado na China.
Principais características:
Possuía cerca de: 800 válvulas eletrônicas; entre 2.000 e 4.000 diodos (inicialmente de óxido de cobre e depois atualizados para diodos de germânio); e 10.000 resistores e capacitores;
Consumia cerca de 10.000 watts;
Inicialmente operava a uma frequência de apenas 30 Hz, por conta da memória de tambor magnético;
Conseguia realizar cerca de 30 operações por segundo (1.800 operações por minuto);
Era uma máquina de ponto fixo com comprimento de palavra de 31 bits (sendo 1 bit de sinal e 30 dígitos binários). Suportava cinco operações aritméticas básicas e lógicas: adição, subtração, multiplicação, divisão e multiplicação lógica, além de saltos condicionais e incondicionais;
Foi amplamente utilizado para fins científicos e industriais estratégicos na China, incluindo cálculos de engenharia para construção civil, mineração, agrimensura e cálculos científicos gerais.
Panorama do computador Chinês DJS-1 / 103.
Foto: Geek-Logic.
Geração dos Transistores (Aprox. 1956 - 1963)
A substituição das válvulas por transistores revolucionou a tecnologia. Os computadores tornaram-se consideravelmente menores, mais rápidos, baratos e eficientes em termos de energia.
Nesse período, o armazenamento de dados era feito em fitas magnéticas ou disco rígido e a programação evoluiu para códigos mais acessíveis para entrada (input) de dados:
- Linguagem Assembly: Substituiu os códigos binários por mnemônicos (abreviações) para representar instruções (ex.: MOV - mover dados; ADD - somar dados).
- FORTRAN (1957): Desenvolvida pela IBM, focada em cálculos científicos e matemáticos, utilizando cartões perfurados.
- COBOL (1959): Criada com o propósito de funcionar em diferentes computadores, para processamento de dados comerciais e administrativos.
Dentre os computadores da época, pode-se citar o IBM 7090. Baseado na lógica de programação FORTRAN, era um computador de grande porte (mainframe), adquirido pela NASA no início da década de 1960 para calcular trajetórias de voos espaciais. e teve sua operação liderada por Dorothy Vaughan.
[Sugiro fortemente ler ou assistir "Estrelas Além do Tempo" - título original em inglês: "Hidden Figures".]
Curiosidade: O disco rígido teve seu protótipo construído pelo engenheiro Jacob Rabinow (ucraniano radicado nos EUA) no National Bureau of Standards (NBS), em 1949. O projeto de desenvolvimento do disco rígido começou oficialmente em 1953 pela IBM, liderado pelo inventor Reynold Johnson (EUA).
IBM 7090 computador e pessoal (E-D): R Smith, IBM; Smith DeFrance, Ames; H Funk, IBM; Marcie Chartz Smith, Ames; D Swartz, IBM. Foto: NASA Ames Research Center / Emerson Shaw.
Geração dos Circuitos Integrados - CIs ou Chips (Aprox. 1964 - 1971)
A invenção do circuito integrado permitiu miniaturizar os componentes em pequenos chips de silício: circuitos integrados do tipo SSI (com dezenas de transistores) e MSI (com centenas de transistores por chip). Essa evolução promoveu a criação dos primeiros sistemas operacionais e computadores comerciais de menor porte, além da consolidação de linguagens de programação de alto nível, como: COBOL, FORTRAN e ALGOL. No final da geração, surgiram mais linguagens: CPL (Combined Programming Language), BASIC, PL/I (Programming Language One), e Linguagem B (de baixo nível), que deram força à programação.
Exemplos de computadores: A linha System 360/20 da IBM e o PDP-8 da Digital Equipment Corporation.
Um computador IBM System 360/20 em exposição no Deutsches Museum, em Munique, Alemanha.
Foto: IBM World Inventory of remaining IBM System/360 & 370 CPU's.
"Minicomputador" PDP-8, Digital Equipment Corporation, 1967.
Foto: University of Melbourne.
Geração dos Microprocessadores (Aprox. 1971 - 1980)
Essa geração foi marcada pela invenção do microprocessador, que uniu a CPU em um único chip de silício através das tecnologias LSI (Large-Scale Integration - Integração em Larga Escala) e VLSI (Very-Large-Scale Integration - Integração em Escala Muito Grande).
Exemplos históricos:
Computador Altair 8800 com unidade de disquete 8", MITS (Micro Instrumentation Telemetry Systems), 1975.
Foto: Michael Holley.
Apple 1, produzido a mão por Steve Jobs e Steve Wozniak, 1976.
Foto: John Moran.
Apple II, produzido pela Apple Computer, 1977.
Foto: Hellis (it.wikipedia).
Video game Fairchild Channel F da Fairchild Semiconductor, 1976.
Foto: Evan-Amos (Wikipedia).
Evolução dos Cicuitos Integrados e Processadores (1980 até o presente)
Essa geração é uma continuação da forma de miniaturização do hardware, usando por exemplo a tecnologia ULSI: redução extrema dos componentes, permitindo colocar bilhões de transistores em um único chip.
O grande foco é ampliar o poder de processamento ao mesmo tempo que ocupa menos espaço e consome menos energia.
Marcos históricos e interessantes dessa era:
- 1981: Lançamento do primeiro IBM PC, estabelecendo o padrão computadores pessoais em escritórios e residências que usamos até a publicação desse artigo (e que tende a continuar por muitos anos).
IBM PC modelo PC 5150, lançado em 12 de agosto de 1981.
Foto: Science & Society Picture Library.
- 1981: Lançamento do Osborne 1, em abril de 1981 pela Osborne Computer Corporation, amplamente considerado o primeiro microcomputador portátil comercialmente bem-sucedido.
Computador portátil Osborne 1, Osborne Computer Corporation.
Foto: The National Media Museum, Bradford.
- 1981: Lançamento do Xerox 8010 Star Information System, também em abril de 1981, pela Xerox, que popularizou o uso do mouse.
Estação de trabalho (workstation) Xerox 8010 Star Information.
Foto: Vonguard
- 1984: Lançamento do computador Macintosh com interface visual avançada e conceito utilizando o mouse.
Macintosh 128K, produzido pela Apple Inc.
Foto: Autor(a) desconhecido(a)
- 1993: O processador Intel Pentium introduziu a arquitetura de execução superescalar, permitindo que os computadores executassem mais de uma instrução por ciclo de clock e transformando os PCs em centrais multimídia.
- 1994: Lançamento do IBM Simon, reconhecido como o primeiro celular inteligente (smartphone) com tela sensível ao toque.
- 1996: O nascimento dos gráficos 3D dedicados para jogos com a placa de vídeo 3DFX Voodoo1. Ela popularizou a aceleração gráfica e mudou a indústria dos videogames para sempre.
- 1996: Padronização da conexão de periféricos com o barramento USB 1.0, substituindo as antigas e confusas portas seriais, paralelas e PS/2 por um único conector Plug and Play.
- 1999: Lançamento da NVIDIA GeForce 256, batizada pela empresa revolucionária, Nvidia, como a primeira GPU (Unidade de Processamento Gráfico) do mundo. Ela tirou o peso dos cálculos geométricos do processador (CPU).
- 2000: A Intel trouxe a arquitetura NetBurst focada em altas frequências de clock (chegando a barreira dos 3 GHz) com o Intel Pentium 4.
- 2003: Surgiu o processador AMD Athlon 64, sendo o primeiro processador de 64 bits para o mercado consumidor. Ele superou a Intel na época e expandiu o limite de memória RAM além dos 4 GB.
- 2006: O processador Intel Core 2 Duo deu início à era dos processadores multi-core (vários núcleos), focando em eficiência energética e multitarefa.
- 2007: Lançamento do iPhone (2007), que revolucionou o hardware móvel. Consolidou o uso de telas multitoque capacitivas, processadores ARM eficientes e sensores integrados (acelerômetro, GPS).
- 2007: A empresa canadense D-Wave apresentou o que é considerado o primeiro computador quântico comercial da história, com 16 qubits.
- 2010: Transição dos discos rígidos mecânicos (HDDs) para as memórias flash baseadas em NAND (SSDs), eliminando o maior gargalo de desempenho dos computadores.
- 2010: Consolidação da computação em nuvem, permitindo a migração de computadores locais para grandes data centers globais, viabilizando serviços sob demanda, aplicativos escaláveis e armazenamento remoto em larga escala.
- 2010 a 2020: A integração de sensores e conectividade permitiu que dispositivos cotidianos e industriais se tornassem dispositivos computacionais inteligentes conectados em rede - Internet das Coisas, do inglês: Internet of Things (IoT).
- 2020: Inserção de Unidades de Processamento Neural (NPUs) em dispositivos comerciais; integração de chips dedicados à IA diretamente nos microprocessadores domésticos (computadores, console de vídeo game, smartphones).
- 2022 a atualidade: Explosão de IA (Inteligência Artificial) generativa transformando o computador em um agente capaz de criar conteúdo, raciocinar e interagir por linguagem natural em segundos com a chegada de modelos avançados de linguagem de programação e, especialmente, de hardware especializado como:
GPU (Graphics Processing Unit - Unidade de Processamento Gráfico)
HBM (High Bandwidth Memory - Memória de Alta Largura de Banda)
TPU (Tensor Processing Units - Unidades de Processamento Tensorial)
FPGA (Field-Programmable Gate Array - Matriz de Portas Programáveis em Campo)
ASIC (Application-Specific Integrated Circuit - Circuito Integrado de Aplicação Específica)
NPU (Neural Processing Unit - Unidade de Processamento Neural)
QPU (Quantum Processing Unit - Unidade de Processamento Quântico)
Conclusão
Das Máquinas Criptográficas aos Processadores Quânticos, a história do hardware de computador é marcada pela melhoria e desenvolvimento de componentes eletrônicos, pelos modelos avançados de linguagem de programação para interpretar comandos (input e output) e principalmente pela miniaturização de chips e melhoria de efiencia energética, proporcionando ganhos expressivos em capacidade de processamento e de armazenamento ao mesmo tempo que consome menos energia e gera menos calor.
O que mais está por vir? Máquinas com "circuito orgânico" (biocomputadores) já estão sendo desenvolvidas...
Encerro por aqui esse artigo com fatos marcantes e interessantes.
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Fontes: Wikepedia, Brasil Escola, Universidade Santa Cecília, Instituto Newton Braga, Google Gemini.
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